[发明专利]对冲燃烧锅炉低质量流速水循环系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及对冲燃烧锅炉炉膛水动力设计方法，尤其是对冲燃烧锅炉低质量流速水循环系统设计方法，属于大型火力发电成套设备领域。

背景技术

目前大型火力发电厂用燃煤燃油燃气超临界锅炉，常采用多次往复上升多通道炉膛设计或是采用螺旋炉膛设计。这两种炉膛设计都是采用一定的结构措施来提高锅炉水冷壁循环系统的质量流速，从而达到大幅提高水冷壁管内流动工质与水冷壁管壁之间的对流传热系数，使得有足够多的热量被工质吸收，避免水冷壁在高温环境下过热超温，维持锅炉稳定长期安全运行。

但这两种高质量流速的水循环系统各有自身的不足之处。对于往复上升多通道炉膛设计而言，在负荷要求锅炉在超临界压力以下工况运行时，负荷适应性不足，需承受由于维持炉膛在超临界压力以上所必须采取的节流措施所带来的电厂经济性下降的损失。而螺旋炉膛的设计虽然避免了以上多通道炉膛设计对负荷适应性的不足，但是却由于炉膛的结构过于复杂，从而造成设计、制造、运输、安装和运行维护等一系列过程中的难度和成本的提升。同时，两种设计均使得水冷壁管内工质处于超高流速流动状态，因此造成炉膛工质侧压降大幅度提高，对电厂热力循环系统中的给水泵压头提出了较高的要求，增大了厂用电的消耗。

由前节部分的描述中可以看出，目前超临界锅炉所广泛采用的两种循环系统设计中均存在自身结构特点所造成的不可克服的缺陷，这些缺陷只有采用新技术才能加以克服。

发明内容

为解决上述存在的问题，本发明提供一种对冲燃烧锅炉低质量流速水循环系统设计方法，在低质量流速条件下保证炉膛水冷壁能够得到足够的冷却，使得锅炉能够安全稳定并且节能高效的长期运行。

本发明的一种对冲燃烧锅炉低质量流速水循环系统设计方法，包括采用以下几个措施：

1、锅炉采用∏型布置或塔形布置形式；

2、锅炉燃烧系统采用前后墙多层燃烧器的布置方式；

3、炉膛水冷壁流程结构为垂直管水冷壁的结构形式，且炉膛分为上下两部分，中间以过渡集箱相连接；

4、炉膛水冷壁采用优化内螺纹管或标准内螺纹管；

5、用水动力计算模型对锅炉炉膛水动力在各负荷工况下进行计算，确定回路划分和具体回路结构形式，锅炉下炉膛质量流速选取在850～1200kg/m²·s范围之间。

通过以上的技术措施可以保证低质量流速锅炉炉膛的安全并克服高质量流速设计的锅炉在设计中的缺点。本发明的关键之处在改变原有设计的高质量流速的设计理念，采用类似亚临界锅炉炉膛水循环设计的低质量流速，采用简单易行的垂直管水冷壁结构，且炉膛分为上下两部分，中间以过渡集箱相连接，同时又要在低质量流速条件下保证炉膛水冷壁能够得到足够的冷却，使得锅炉能够安全稳定并且节能高效的长期运行。

具体实施方式：

下面结合具体的实施例对本发明进一步详细描述。

本发明为一种对冲燃烧锅炉低质量流速水循环系统设计方法，在对冲燃烧锅炉上要实现低质量流速的水动力设计必须采用以下几个措施：

1、锅炉采用Π型布置或塔形布置形式，炉膛大小由锅炉容量需求确定；

2、燃烧系统采用前后墙多层燃烧器的布置方式；

3、炉膛水冷壁流程结构由多次往复上升多通道炉膛或是螺旋管圈炉膛结构形式改变为类似于亚临界锅炉膛的垂直管水冷壁的结构形式，且炉膛分为上下两部分，中间以过渡集箱相连接；

4、炉膛水冷壁采用优化内螺纹管或标准内螺纹管，具体采用哪种管型有水动力计算的最终结果来确定。

5、采用水动力计算模型对锅炉炉膛水动力在各负荷工况下进行全面的计算，确定合理的回路划分和具体回路结构形式，锅炉下炉膛质量流速选取在850～1200kg/m²·s范围之间。

还可选取具有足够安全余量的管材作为炉膛水冷壁用材。

通过以上的技术措施可以保证低质量流速锅炉炉膛的安全并克服高质量流速设计的锅炉在设计中的缺点。